MEMS为基础的共振鳍式场效晶体管制造技术

本发明专利技术涉及MEMS为基础的共振鳍式场效晶体管，其中，一种半导体结构包括半导体衬底、耦接至该半导体衬底的鳍片、在该等鳍片上的FinFET、用于该等FinFET的共栅极、在该半导体衬底上的介电层、以及在该等FinFET上面的互连结构，该介电层围绕空腔且该半导体衬底通过全内反射提供该声腔的底端约束，该互连结构包括用以将该空腔中的声能约束的(多个)声子晶体，包括合夹于两个介电层间的该空腔及(多个)金属层。该半导体衬底可在FinFET的FEOL制作期间，通过在半导体衬底的表面上形成空腔来实现。接着，在制作该FinFET之后，就该FinFET形成互连结构。在形成该互连结构期间，该互连结构的材料用于形成用以将介于该声子晶体与该半导体衬底间的空腔约束的声子晶体。

MEMS based resonant fin field effect transistor

The invention relates to a MEMS based resonant fin field effect transistor, wherein a semiconductor structure includes a semiconductor substrate, the semiconductor substrate is coupled to the fins, the fins in the FinFET, for the FinFET, a common gate dielectric layer on the semiconductor substrate and in the FinFET the above interconnection structure, the dielectric layer on the semiconductor substrate with the cavity and the cavity by total internal reflection at the bottom of constraints, the interconnect structure includes a cavity in the energy will be constrained by (multiple) phononic crystal, including two dielectric layer sandwiched between the cavity and the (multi a layer of metal). The semiconductor substrate can be formed by forming a cavity on the surface of the semiconductor substrate during the fabrication of the FEOL FinFET. Next, after the FinFET is fabricated, an interconnect structure is formed over the FinFET. During the formation of the interconnect structure, the material of the interconnect structure is used to form a phononic crystal for restricting the cavity between the phononic crystal and the semiconductor substrate.

【技术实现步骤摘要】
MEMS为基础的共振鳍式场效晶体管
本专利技术大体上关于用于共振三维晶体管。更具体地说，本专利技术关于MEMS为基础的共振FinFET。
技术介绍
高Q滤波器可用于建立振荡器，是通过将其并入正回授回路并以放大器提供适当增益来达成。此“Q”是指“品质”因子，属无次元参数，描述振荡器的欠阻尼程度，特征化共振器相对于其中心频率的带宽；Q愈高，则相对于此共振器储能的能量损失率愈低(阻尼愈低)；Q愈高则阻尼愈低(能量损失愈低)。此类振荡器是当作信号源用于通讯系统及模拟电子器件。也可当作频率源用于数字电子器件。高Q滤波器也在通讯系统中用于选择特定波段与通道、消除干扰因素、抑制乱真传输，以及许多其它用途。滤波器的质量因子Q愈高，其就不同通道与波段提供的选择性愈好，就此类滤波器所建构的振荡器而提供的相位噪声与抖动也愈低。现有解决方案包括可达到数十GHz频率者，但缺点在于低质量因子(Q<50)。其它现有解决方案在升高GHz频率方面非常有挑战性。在其它现有解决方案需要额外的制作步骤，这可能影响到良率，及/或导致热预算受限。因此，对于没有上述缺点的高Q滤波器持续存在需求。
技术实现思路
通过在一态样中提供一种MEMS为基础的共振FinFET(RFT)的制作方法，得以克服现有技术的缺点，并且提供附加优点。本方法包括在FinFET的FEOL制作期间，于半导体衬底的表面上形成声共鸣空腔，以及在制作该FinFET之后，就该FinFET形成互连结构。本方法更包括在形成该互连结构期间，使用该互连结构的材料形成声子晶体，以及于该声子晶体与该半导体衬底间约束该声共鸣空腔，建立共振FinFET。根据另一态样，一种半导体结构。该半导体结构包括半导体衬底、耦接至该半导体衬底的多个鳍片、在该多个鳍片上的多个FinFET、用于该多个FinFET的共栅极、在该半导体衬底上的介电层、以及在该多个FinFET上面的互连结构，该介电层围绕空腔且该半导体衬底通过全内反射提供该空腔的底端约束，该互连结构包括用以将该空腔中的声能约束的至少一个声子晶体，包括合夹于两个介电层间的该空腔及至少一个金属层。本专利技术的这些及其它目的、特征及优点经由以下本专利技术各项态样的详细说明，搭配附图，将会变为显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的一或多项态样的MEMS为基础的共振FinFET(RFT)的底端部分的一项实施例的三维立视图，该底端部分包括主体半导体衬底、耦接至该半导体衬底的多个鳍片、及将该多个鳍片的中心(通道)部分围绕的共栅极，各鳍片亦包括源极与漏极。图2是根据本专利技术的一或多项态样的一电路图，其展示从源极观点来看图1中RFT接地的底端部分、以直流偏压充当射频(RF)接地的栅极、及施加有直流电压与RF信号两者的漏极的一项实施例。图3是根据本专利技术的一或多项态样的一电路图，其展示从漏极观点来看图1中RFT接地的底端部分、以直流偏压充当射频(RF)接地的栅极、及施加有直流电压与RF信号两者的源极的一项实施例。图4是根据本专利技术的一或多项态样的一电路图，其展示图1中RFT的底端部分、有RF接地的栅极、及都施加有共同直流电压与RF信号的源极与漏极的一项实施例。图5是根据本专利技术的一或多项态样的跨布部分RFT结构的共栅极取看的截面图，该部分RFT结构包括图1的上面有互连结构的底端部分，该互连结构包括三个介电层，这三层的一层比另两层更厚，并且穿插有三个金属化层。图6是根据本专利技术的一或多项态样的RFT的声子晶体(PnC)的一项实施例的截面图，图5的部分RFT结构是RFT的另一部分，该PnC包括图5的主体半导体衬底、包装于介电材料中的空腔、及多个金属化层，该等金属化层各包括金属线，各金属线是该PnC的单元胞。图7是根据本专利技术的一或多项态样，绘示图6的单元胞的一项实施例，金属线由介电质围绕所有侧边。图8是根据本专利技术的一或多项态样的PnC的一项实施例的截面图，该PnC包括图5的主体半导体衬底、包装于穿插有金属化层的介电材料中的空腔，各金属层的形式为金属板。图9根据本专利技术的一或多项态样，绘示图5的结构的一项实施例，其展示具有完全差动驱动/感测的RFT的鳍片群组，该等群组包括具有奇数个鳍片及相反信号极性的群组，一个群组充当驱动器且另一群组充当传感器，是由具有偶数个鳍片的未作用隔离群组分开。图10是根据本专利技术的一或多项态样的RFT的一项实施例的电路图，该RFT包括相反极性驱动FinFET对及感测对，该感测对的漏极电接地，并且该共栅极有直流偏压充当RF接地。图11是根据本专利技术的一或多项态样的与图10的RFT类似的RFT的一项实施例的电路图，差别在于电接地的隔离FinFET是置放于感测对与驱动对之间。图12是根据本专利技术的一或多项态样的跨布水平RFT周期的截面图，其展示各种频率下不同应力与应变的一项实施例，一阴影代表栅极区的挤压且一阴影代表其拉抻，实体可能出现的只有一种阴影。具体实施方式本专利技术的态样及特定特征、优点、及其细节是引用附图所示的非限制性实施例于下文更完整阐释。省略众所周知的材料、制作工具、处理技巧等说明以避免非必要地混淆本专利技术的详细说明。然而，应该了解的是，详细说明及特定实施例虽然指出本专利技术的态样，仍仅以说明方式来提供，并且非是作为限制。本专利技术概念的精神及/或范畴内的各种取代、修改、新增及/或配置经由本专利技术对本领域技术人员将显而易见。本说明书及权利要求各处的近似语言于本文中使用时，可套用来修饰任何定量表征，可许可改变此定量表征，但不会改变与其有关的基本功能。因此，一或多个诸如“约”的用语所修饰的值并不受限于指定的精确值。在一些实例中，该近似语言可对应于仪器测量该值时的精确度。本文所使用的术语用途只是说明特定实施例并且无意于限制本专利技术。如本文中所用，单数形式“一”、“一种”、“一个”、以及“该”的用意在于同时包括复数形式，上下文另有所指除外。将再理解术语“包含”(以及包含的任何形式，如单数的“包含”和动名词的“包含“)、“具有”(以及具有的任何形式，如单数的“具有”和动名词的“具有”)、“包括”(以及包含的任何形式，如单数的“包括”和动名词的“包括”)、“含有”(以及包含的任何形式，如单数的“含有”和动名词的“含有”)为开放式连接动词。因此，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一或多个步骤或组件的方法或装置处理那些一或多个步骤或组件，但不受限于仅处理那些一或多个步骤或组件。同样地，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一或多个特征的方法的步骤或装置的组件具备那一或多个特征，但不限于仅具备那一或多个特征。此外，以特定方式予以配置的装置或结构以至少那方式予以配置，但也可用未列示的方式予以配置。“连接”一词于本文中使用时，若是在指称为两个实体组件时使用，意为介于该两个实体组件之间的直接连接。然而，“耦接”一词可意为直接连接或通过一或多个中间组件的连接。“可”及“可以是”等词于本文中使用时，指出一组状况中出现的可能性；是否具备指定属性、特性或功能；及/或通过表达与修饰过的动词相关的能力、功能或可能性其中一或多者来修饰另一动词。因此，“可”及“可以是”在使用时，指出修饰过的用语明显适当、可用，或适用于指示的容量、功能或用途，同时还考虑在一些状况下，修饰过的用语有时可能不适当、可用，或适用。举例而言，在一些状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：在FinFET的FEOL制作期间，于半导体衬底的表面上形成声共鸣空腔；在制作该FinFET之后，就该FinFET形成互连结构；在形成该互连结构期间，使用该互连结构的材料形成声子晶体；以及于该声子晶体与该半导体衬底间约束该声共鸣空腔，建立共振FinFET。

【技术特征摘要】
2016.02.17 US 15/046,2451.一种方法，包含：在FinFET的FEOL制作期间，于半导体衬底的表面上形成声共鸣空腔；在制作该FinFET之后，就该FinFET形成互连结构；在形成该互连结构期间，使用该互连结构的材料形成声子晶体；以及于该声子晶体与该半导体衬底间约束该声共鸣空腔，建立共振FinFET。2.如权利要求1所述的方法，更包含操作该共振FinFET，该操作包含：于该共栅极施加电压，使得该共栅极是射频接地；于各酸与各漏极施加电压，使得该共栅极按照预定方式操作；以及于各源极及/或各漏极施加射频信号。3.如权利要求2所述的方法，其中至少一个鳍片是驱动鳍片且至少一个其它鳍片是感测鳍片，以及其中该至少一个其它鳍片有射频电流穿经流动；以及约束该声共鸣空腔中的声能。4.如权利要求3所述的方法，其中约束该空腔的声能包含在该共栅极上面的互连结构中制作一或多个声子晶体。5.如权利要求4所述的方法，更包含在该空腔的自然共振频率附近产生能隙。6.如权利要求5所述的方法，其中产生该能隙包含选择若干声子晶体。7.如权利要求2所述的方法，其中该预定方式包含累积、耗尽及反转其中一者。8.一种半导体结构，包含：半导体衬底；耦接至该半导体衬底的多个鳍片；在该多个鳍片上的多个FinFET；用于该多个FinFET的共栅极；在该半导体衬底上的介电层，该介电层围绕声共鸣空腔，且该半导体衬底通过全内反射提供该空腔的底端约束；以及在该多个FinFET上...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·巴尔，Z·克里沃卡皮奇，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY